火山喷发会对卫星探测造成虚警信号干扰,而卫星预警系统是一个“不允许误报和漏报”的苛刻系统。火山喷发过程会向高空喷射高温岩浆,其红外辐射会覆盖整个探测波段,在喷发后期又会喷出大量火山灰气溶胶,会反射大量太阳短波辐射,亦会影响到探测波段。但由于火山喷发机制复杂,目前还没有系统地针对火山辐射特征的研究工作。因此有必要对火山喷发的光谱辐射特性进一步研究,获得火山喷发的能量水平。本文开展的工作主要如下:本文首先收集全球火山信息,建立全球1500多坐火山信息数据库及查询软件,通过输入火山的经纬度,便可以得到火山所在国家或地区、海拔、火山类别、火山历史喷发情况等;其次,考虑到火山岩浆喷发动力学模型,建立火山的三维几何及物理模型,通过输入岩浆温度、发射率、喷发范围得到岩浆的温度分布,进而得到对应的火山喷发物地面辐射模型(可见光、红外)。基于TERRA和AURA卫星携带的MODIS星载探测器所提供的关于火山喷发的数据,计算得到岩浆(火山灰柱)在探测波段内的光谱辐射强度,反演未知波段下的光谱辐射信息,从而得到火山喷发物在红外波段下时间空间光谱辐射特性;其次,对火山灰气溶胶与云层、海洋性气溶胶进行识别,并得到卫星观测下火山灰气溶胶的光学厚度;根据OMIL2B卫星产品数据,得到火山云(主要是SO2)的时空分布,并估算得到火山爆发时二氧化硫的喷发含量;利用火山灰扩散模型,预计火山灰的扩散,为预防火山灾害提供一种思路。基于Modtran软件计算得到大气光谱辐射特性和大气透过率,考虑大气对火山喷发物探测成像的影响;根据MIE理论计算火山灰气溶胶的光学参数,考虑火山灰气溶胶对火山喷发物探测成像的影响;计算在不同场景大气辐射传输下火山喷发物的光谱辐射强度并成像,最终得到火山喷发物的光谱能量水平。本文研究表明基于MODIS卫星数据对火山爆发的光谱辐射研究具有一定的可行性,对火山预警有一定的参考意义。